Γιατί σε διαφορετικές χώρες η τάση και η συχνότητα στο ηλεκτρικό δίκτυο διαφέρουν

Στη Σοβιετική Ένωση μέχρι τη δεκαετία του 1960, η τάση τροφοδοσίας AC είχε αποτελεσματική τιμή 127 βολτ. Στις Ηνωμένες Πολιτείες τα ίδια χρόνια, η τάση στην πρίζα έφτασε τα 120 βολτ. Αργότερα, οι τρέχουσες τιμές τάσης στα δίκτυα θα τυποποιηθούν με αλλαγές, προκειμένου να μειωθεί η κατανάλωση χαλκού για καλώδια, διότι για τη μετάδοση της ίδιας ηλεκτρικής ισχύος, όσο μικρότερη είναι η διατομή των συρμάτων, τόσο μικρότερο είναι το ρεύμα και το ρεύμα στο καλώδιο θα είναι μικρότερο, μετάδοσης.

Ωστόσο, αυτή η μετάβαση δεν θα συμβεί αμέσως. Από οικονομική άποψη, η μετάδοση ηλεκτρικού ρεύματος σε υψηλή τάση, φυσικά, είναι πιο κερδοφόρα, αλλά η μετάβαση σε άλλη τάση σε εθνική κλίμακα δεν είναι καθόλου φτηνή, για να μην αναφέρουμε την αλλαγή των σημερινών προτύπων συχνότητας.

Ιστορικά, τα πρώτα ηλεκτρικά δίκτυα στις ΗΠΑ οφείλουν την τάση των 110 βολτ προς τον διάσημο εφευρέτη Τόμας Άλβα Έντισον. Αυτές είναι οι βολβοί του με ίνες άνθρακα σχεδιάστηκαν για παροχή συνεχούς τάσης 100 βολτ, ακόμη και πριν από τη νίκη του Νικολά Τέσλα στον «Τρέχοντα Πόλεμο», η οποία (σταδιακά) επιβεβαιώθηκε στο μυαλό των μηχανικών από το 1928.

Το γεγονός είναι ότι η τυπική τάση των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής συνεχούς ρεύματος της Edison ήταν μόλις 110 βολτ, επειδή 10 βολτ απλά εξαφανίστηκαν κατά τη διάρκεια της μετάδοσης, αφού ένα καλό κλάσμα της μεταδιδόμενης ισχύος απλώς διαχέεται στα καλώδια με τη μορφή θερμότητας σύμφωνα με τον νόμο Joule-Lenz. Ταυτόχρονα, η εταιρεία του Edison δεν σκέφτηκε καν να εγκαταλείψει το πρότυπο των 110 βολτ.

Με την εφεύρεση το 1883 από τον Nikola Tesla (και στη Ρωσία - Μιχαήλ Όσιποβιτς Ντολίβο-Ντοβροβόλσκιπαρακάτω Tesla) ενός ασύγχρονου κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος ξεκίνησε η ευρεία ηλεκτροδότηση της ευρωπαϊκής ηπείρου, όπου οι λαμπτήρες πυράκτωσης είχαν μεταλλικό νήμα και η τάση ενός τέτοιου λαμπτήρα έπρεπε να διπλασιαστεί - 220 βολτ, που αρχικά άρχισε να επιτυγχάνεται με παράλληλη σύνδεση δύο γραμμών των 110 βολτ, που ήταν οικονομικά ασύμφορη .

Έτσι, το 220 βολτ εναλλασσόμενου ρεύματος εμφανίστηκε αμέσως στο Βερολίνο, μόλις η πόλη άρχισε να ηλεκτροδοτεί σε μεγάλη κλίμακα και οι απώλειες ισχύος κατά τη μετάδοση μειώθηκαν τέσσερις φορές ως αποτέλεσμα. Δεν άρχισαν να αυξάνουν περαιτέρω την τάση, καθώς αυτό δεν θα ήταν ασφαλές για τον άνθρωπο.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής, το TN-C-S είναι το συνηθισμένο σύστημα τροφοδοσίας σήμερα. Στο σύστημα TN-C-S, ο υποσταθμός μετασχηματιστή έχει άμεση σύνδεση των αγώγιμων μερών με το έδαφος και ένα στεγανοποιημένο ουδέτερο. Δείτε περισσότερα για αυτό εδώ - Οι αρχές λειτουργίας των συστημάτων γείωσης για τα κτίρια TN-C και TN-C-S.

Για να εξασφαλιστεί η επικοινωνία στο χώρο του υποσταθμού μετασχηματιστή - η είσοδος στο κτίριο, χρησιμοποιείται συνδυασμός μηδενικής εργασίας (N) και προστατευτικού αγωγού (PE) που δέχεται την ονομασία PEN. Η μονοφασική τάση εδώ είναι τώρα 120/240 volts, παρέχεται από έναν μετασχηματιστή βηματισμού με γειωμένο κεντρικό τερματικό.

Η γενικά αποδεκτή συχνότητα AC στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι αυτή τη στιγμή 60 Hz, η οποία θεωρητικά επιτρέπει τη χρήση λιγότερου χαλκού και σιδήρου σε μετασχηματιστές και κινητήρες σε σύγκριση με τη συχνότητα των 50 Hz.

Ωστόσο, όσον αφορά τη μέση τιμή κοντά στα ιστορικά 110 βολτ, στις ΗΠΑ πιθανότατα παρέμεινε ως φόρος τιμής στον Edison, κατασκευάστηκαν πολλές γραμμές ρεύματος 110 volt κατά τη διάρκεια της δόξας του. Από την άλλη πλευρά, τα 110 βολτ είναι ασφαλέστερα για τους ανθρώπους από τα 220 βολτ. Τι δεν είναι ένα πλεονέκτημα υπέρ των Ηνωμένων Πολιτειών;

Σε σύγκριση με τις Ηνωμένες Πολιτείες, στην Ευρώπη και τη Ρωσία, με την ευρεία εισαγωγή των δικτύων εναλλασσόμενου ρεύματος, τα πρότυπα 220 βολτ εμφανίστηκαν αμέσως. Μετά τον πόλεμο στην ΕΣΣΔ, οι μετασχηματιστές σε ολόκληρη τη χώρα αντικαταστάθηκαν με νέους, εγκαταστάθηκαν αμέσως με τάση εξόδου 220 βολτ αντί των πρώτων 110-127 βολτ.Στην ΕΣΣΔ, γερμανοί επιστήμονες που συμμετείχαν στην ηλεκτροδότηση της χώρας είχαν ένα χέρι στην επιλογή της σταθερής τάσης.

Έτσι συνέβη "220 βολτ με συχνότητα 50 Hz" στη Σοβιετική Ένωση, και στη συνέχεια στη Ρωσία και τις χώρες της ΚΑΚ. Στην Ευρώπη σήμερα, η τυπική τάση είναι 230 volts 50 Hz, στη Ρωσία είναι στην πραγματικότητα η ίδια, αλλά επίσημα αυτή η τιμή έχει ρυθμιστεί για τη Ρωσία μετά από τη δεκαετία του '90 από το ακόλουθο έγγραφο - GOST 29322-2014.

Δείτε επίσης στην ιστοσελίδα μας: Γιατί το πρότυπο συχνότητας των 50 hertz επιλέγεται στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας